Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Kaj je Centripetalna sila?
- Formula za Centripetalno silo in Centripetalno pospeševanje
- Nasveti
- Iskanje Centripetalne sile z nepopolnimi informacijami
Vsak predmet, ki se giblje v krogu, se pospešuje, tudi če njegova hitrost ostane enaka. To se morda zdi kontratutivno, saj kako lahko pospešite brez spremembe hitrosti? Ker je pospeševanje hitrost spremembe hitrosti in hitrost vključuje hitrost in smer gibanja, je krožno gibanje brez pospeška nemogoče. Po drugem zakonu Newton, vsako pospeševanje (a) je povezana s silo (F) avtor F = main v primeru krožnega gibanja se zadevna sila imenuje centripetalna sila. Izdelava tega postopka je preprost postopek, vendar boste morda morali razmišljati o situaciji na različne načine, odvisno od informacij, ki jih imate.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Poiščite centripetalno silo po formuli:
F = mv2 / r
Tukaj, F sklicuje na silo, m je masa predmeta, v je tangencialna hitrost predmeta in r je polmer kroga, v katerem potuje. Če poznate vir centripetalne sile (na primer gravitacija), lahko najdete centripetalno silo, tako da uporabite enačbo za to silo.
Kaj je Centripetalna sila?
Centripetalna sila ni sila na enak način kot gravitacijska sila ali sila trenja. Centripetalna sila obstaja, ker obstaja centripetalni pospešek, vendar se fizični vzrok te sile lahko razlikuje glede na konkretno situacijo.
Upoštevajte gibanje Zemlje okoli sonca. Čeprav je hitrost njegove orbite konstantna, neprestano spreminja smer in ima zato pospešek usmerjen proti soncu. To pospeševanje mora povzročiti sila v skladu z Newtonovim prvim in drugim zakonom gibanja. V primeru Zemljine orbite je sila, ki povzroča pospešek, gravitacija.
Če pa z vrtenjem kroglice s kroglico s stalno hitrostjo, je sila, ki povzroča pospešek, drugačna. V tem primeru je sila posledica napetosti v vrvici. Drug primer je avtomobil, ki ohranja konstantno hitrost, vendar se vrti v krogu. V tem primeru je trenje med kolesi avtomobila in cesto vir sile.
Z drugimi besedami, centripetalne sile obstajajo, toda fizični vzrok zanje je odvisen od situacije.
Formula za Centripetalno silo in Centripetalno pospeševanje
Centripetalni pospešek je ime za pospešek neposredno proti sredini kroga v krožnem gibanju. To je opredeljeno z:
a = v2 / r
Kje v je hitrost predmeta v premici, ki je tangencialna na krog, in r je polmer kroga, v katerem se giblje. Pomislite, kaj bi se zgodilo, če bi v krogu zamahnili kroglico, povezano z vrvico, a vrvica se je zlomila. Žoga bi odletela po ravni črti s svojega položaja na krogu v času, ko se je vrvica strgala, in to vam da idejo, kaj v pomeni v zgornji enačbi.
Ker Newtonov drugi zakon pravi, da je sila = masa × pospešek, in imamo zgoraj enačbo za pospešek, mora biti centripetalna sila:
F = mv2 / r
V tej enačbi oz. m se nanaša na maso.
Če želite najti centripetalno silo, morate vedeti maso predmeta, polmer kroga, v katerem potuje, in njegovo tangencialno hitrost. Z zgornjo enačbo poiščite silo, ki temelji na teh dejavnikih. Hitrost kvadratite, pomnožite z maso in rezultat razdelite s polmerom kroga.
Nasveti
Iskanje Centripetalne sile z nepopolnimi informacijami
Če nimate vseh informacij, ki jih potrebujete za enačbo zgoraj, se zdi, da je iskanje centripetalne sile nemogoče. Če pa pomislite na situacijo, lahko pogosto ugotovite, kakšna bi bila lahko sila.
Na primer, če poskušate najti centripetalno silo, ki deluje na planetu, ki kroži okoli zvezde ali lune, ki kroži okoli planeta, veste, da centripetalna sila prihaja iz gravitacije. To pomeni, da lahko najdete centripetalno silo brez tangencialne hitrosti z uporabo običajne enačbe za gravitacijsko silo:
F = Gm1m2 / r2
Kje m1 in m2 so množice, G je gravitacijska konstanta in r je ločitev med obema masama.
Za izračun centripetalne sile brez polmera potrebujete bodisi več informacij (obseg kroga, ki je povezan s polmerom, za C = 2π_r, na primer) ali vrednost centripetalnega pospeška. Če poznate centripetalni pospešek, lahko izračunate centripetalno silo neposredno z Newtonovim drugim zakonom, _F = ma.